建築材料礦床
正文
可供作建築材料用的非金屬礦床。根據用途可以分為水泥原料礦床、粘合材料礦床、集料礦床、磚瓦原料礦床、建築石材礦床、玻璃原料礦床、陶瓷原料礦床、輕質隔音隔熱絕緣耐蝕材料礦床。水泥原料礦床 水泥主要由碳酸鈣燒成,所以石灰岩礦床或大理岩礦床是主要的水泥原料礦床。礦層是較純的海相石灰岩或由石灰岩受輕微變質而成的大理岩。礦石質量要求為CaO≥48％,MgO≤3.0％, K2O+Na2O≤0.6％，SO3≤1％,游離二氧化矽fSiO2≤4％。中國北方主要採用元古宙、寒武紀和奧陶紀沉積的石灰岩，南方主要採用泥盆紀、石炭紀、二疊紀和三疊紀沉積的石灰岩。燒制水泥還需要粘土質配料。提供粘土質配料的礦床主要有粘土礦床和頁岩礦床。礦石的質量要求是 MgO ≤3％，Na2O+K2O≤4％，SO3≤2％，
，
。對 n過低的礦床還需另找砂岩或石英砂岩礦床作為燒制水泥的矽質配料。燒制水泥時鈣質原料和粘土質原料的耗量比例為 8:2。燒制水泥, 還需石膏或硬石膏作為緩凝劑,其在水泥中的摻入量約為5％。石膏、硬石膏礦床有海相沉積與湖相沉積兩種。中國海相石膏、硬石膏礦床產於寒武系、奧陶系、石炭系與三疊系中，湖相石膏、硬石膏礦床產於第三系中，少數產於白堊系中。對礦石的質量要求為CaSO4·2H2+CaSO4≥55％,可採礦層的厚度要求大於 2米。沸石礦床和火山灰礦床為水泥工業提供混合材料。混合材料是一種天然水硬性材料，不加煅燒即可磨製成粉末摻入水泥中，且不會降低水泥固結後的硬度，因此它們是一種使水泥工業節能增產的礦產原料。 粘合材料礦床 為建築業提供粘合材料的礦床主要有石灰岩礦床與石膏礦床。石灰岩煅燒成石灰，石膏煅燒後製成灰泥。石灰岩礦床與石膏礦床的地質特徵與礦石工業技術要求與水泥原料礦床相同。
集料礦床 現代建築中需要大量的砂、卵石或碎石，它們與水泥、水混合硬化成為混凝土。這些砂、卵石和碎石稱為集料，又稱骨料。集料礦床一般是天然的第四系中河流相的砂、卵石礦床，要求各種粒度的砂和卵石有一定的比例，這種比例稱為顆粒級配。在沒有天然的砂與卵石礦床的地區也可開採石灰岩或砂岩，破碎成一定粒度的碎石作為集料，因此某些石灰岩與砂岩也可成為集料礦床。某些粘土或頁岩礦床可將礦石製成各種規格的球粒後經高溫(1050～1300℃)快速焙燒，體積膨脹率大於 2，顆粒內部具有均勻細小而又互不連通的孔洞，成為一種輕質的人造集料，這種礦床稱為陶粒粘土礦床或陶粒頁岩礦床。
磚瓦粘土礦床 具一定質量的粘土、黃土、膨潤土、粘土岩、泥板岩、頁岩、碳質頁岩（煤矸石）、千枚岩都可用來燒制磚瓦，成為磚瓦原料礦床。它們是沉積作用形成的層狀礦床，只有千枚岩是由頁岩變質作用形成的。這些礦床在中國主要產於自志留紀到第四紀的各時代地層中。作為磚瓦粘土礦床，礦石要有足夠的可塑性，塑性指數>7，化學成分均勻，有害雜質CaO<15％，不含SO3,粒度較細，粘土級（<0.005毫米）顆粒含量在15％左右，最低不得<9％。
建築石材礦床 建築石材礦床中主要是飾面石材礦床，其次是石料礦床。飾面石材礦床分大理石礦床、花崗石礦床兩大類。此處大理石、花崗石二詞系商品名稱而非岩石學名詞。大理石礦床包括各種結晶的，以方解石、白雲石或蛇紋石為主要成分，能鋸成一定規格的板材，能磨光成為具有各種裝飾色澤或花紋的由碳酸鹽岩或鎂質矽酸鹽岩形成的礦床。花崗石礦床包括各種能鋸成一定規格的板材，能磨光成為具有各種裝飾色澤或花紋的由超基性、基性、中性或酸性岩漿岩形成的礦床。飾面石材礦石以純白、純黑、艷紅、帶閃光的藍色為長久的暢銷品種。由淺變質的板岩組成的板岩礦床也是一種飾面石材礦床，礦石用來作飾面材料及屋頂板。有一定塊度及抗風化能力，較堅固和易開採的岩石都可作為石料礦床。
玻璃原料礦床 玻璃的主要成分為SiO2,提供SiO2的石英砂礦床、石英砂岩礦床和石英岩礦床是主要的玻璃原料礦床。它們都是沉積作用形成的層狀礦床。石英砂礦床有海相及河湖相兩類，前者如福建東山石英砂礦床，後者如鄱陽湖松門島石英砂礦床。 中國的石英砂岩礦床和石英岩礦床主要產於元古界、震旦系、寒武系、泥盆系、侏羅系、白堊系和第三系中。制平板玻璃用的礦石要求含SiO2>96%,Al2O3<0.2%,Fe2O3<0.1%。制普通器皿玻璃用的礦石要求含SiO2>90%,Al2O3<4%,Fe2O3<0.35％。由於光學玻璃要求原料含SiO2>99％,Al2O3<0.5％,Fe2O3<0.05％，而上述沉積礦床的礦石達不到質量要求，故一般採用脈石英。脈石英礦床是由SiO2溶液充填固結於變質岩或花崗岩的裂隙中而成的，礦體呈脈狀或透鏡狀，儲量不大。霞石正長岩石礦床也是一種提供SiO2的玻璃原料礦床，由於其礦石熔點低,有助熔能力,故在玻璃工業中是一種節能代鹼原料。製造玻璃還需要純鹼、長石、石灰岩、芒硝、螢石等輔助原料，所以天然鹼礦床、長石礦床、石灰岩礦床、芒硝礦床、螢石礦床也是與玻璃原料有關的礦床。
陶瓷原料礦床 陶瓷分日用陶瓷,建築衛生陶瓷,技術陶瓷（如電器用陶瓷直到火箭噴嘴、汽車發動機構件等高技術用瓷）。大量用料的是建築衛生陶瓷和日用陶瓷。傳統的陶瓷原料礦床有高嶺石礦床、細晶岩礦床、伊利石礦床、葉蠟石礦床和滑石礦床。它們的礦石都可成為制瓷的主原料，成品分別稱為高嶺石質瓷、長石質瓷、絹雲母質瓷、葉蠟石質瓷和滑石質瓷。中國是陶瓷古國,英文china的另一涵義即為陶瓷。學術名詞高嶺石和高嶺土即以發現最早的中國高嶺土產地江西景德鎮高嶺村命名。中國高嶺土礦床有風化作用、沉積作用、蝕變作用形成的礦床類型，礦體有層狀、脈狀、囊狀。礦石類型也很多，質量各不相同。陶瓷用高嶺土礦石的一般質量要求是 Al2O3>18％，Fe2O3+TiO2<2％，SO3<2％，K2O＋Na2O<5％。細晶岩礦床或石英斑岩礦床的礦體大多呈脈狀，礦石由長石、石英組成，近地表處長石風化轉變成高嶺土（見高嶺石）。其礦脈的風化及半風化部分均可作陶瓷原料。伊利石礦床主要是凝灰岩經風化而成，礦體呈席狀，礦石由伊利石（水雲母）及石英組成。這兩類礦床的礦石質量要求一般與高嶺土礦床相同。葉蠟石礦床是火山凝灰岩受蝕變作用形成的層控礦床，分布在中國東南沿海的侏羅系中。作陶瓷原料的葉蠟石礦石質量要求為 Al2O3>18％，Fe2O3<1.0％，K2O+Na2O<0.7％。滑石礦床主要由變質作用形成，賦存於古老的含白雲岩的變質岩地層中。作陶瓷原料的滑石質量要求為Fe2O3＋TiO2<1.5％,K2O+Na2O<0.8％。絹英岩礦床也是一種陶瓷原料礦床,可以生產絹雲母質瓷。礦床系長石石英質岩石受蝕變而成,礦體呈脈狀。礦石由絹雲母與石英組成,一般化學成分為SiO277~81％,Al2O314~15％,Fe2O30.2～0.5。變質作用形成的矽灰石礦床、透輝石礦床、透閃石礦床是一組節能增產的陶瓷原料礦床。用傳統陶瓷原料燒制陶瓷一般要80小時左右，改用矽灰石、透輝石或透閃石燒制陶瓷幾小時即可燒成。另外在制瓷工藝中還要用石英作料以降低主原料的過高的塑性並起骨架作用，用長石作助熔劑，作釉料。所以石英砂礦床、長石礦床也是與陶瓷原料有關的礦床。
輕質隔音隔熱絕緣耐蝕材料礦床 在建築工程中需要大量輕質隔音隔熱絕緣耐蝕材料。與這些材料有關的礦床有珍珠岩礦床、硅藻土礦床、浮石和火山灰礦床、蛭石礦床、石膏礦床、玄武岩輝綠岩礦床、石棉礦床等。珍珠岩礦床由珍珠岩、松脂岩或黑曜岩組成，它們都是酸性火山玻璃質熔岩，似層狀產於中國的侏羅紀或白堊紀火山岩系中。礦石經煅燒後體積膨脹5～25倍,形成潔白、輕質具蜂窩狀結構的鬆散顆粒。這些顆粒具容重輕、隔音、絕熱、不燃的特點、大量用作混凝土集料或用水玻璃、瀝青、磷酸鹽作為膠結劑生產各種規格的隔熱、保冷、防潮、吸音、防輻射製件。對礦石的質量要求為膨脹倍數>5。硅藻土礦床是由硅藻生物遺體組成的層狀湖相沉積礦床,礦層形成在玄武質火山噴發的間歇期,所以與玄武岩伴生。硅藻土質輕、孔隙度大、隔熱、熔點高、熱穩定性好，不溶於酸(氫氟酸除外)，與水泥、灰泥混合後可製成輕質建築磚及防火建材。礦石質量要求SiO2>65％,Al2O3+Fe2O3<10％,CaO<5％，有機物<5％。浮石是一種密布氣孔，比重小於1的火山熔岩,火山灰是一種崩碎成小於 2毫米粒徑的火山熔岩碎屑。浮石和火山灰礦床呈錐狀分布在中國黑龍江、吉林、遼寧、內蒙古、山西、廣東、海南的第四紀火山口周圍。礦石具容重輕、保溫、吸音、不燃等優點,可用作混凝土天然輕骨料,作水泥活性混合材,作建築工程飾面材料,還可用來燒制岩棉。對礦床的工業技術要求為礦石容重0.3～0.6克／立方厘米,最小可采厚度0.5米,剝采比0.5:1。蛭石礦床由金雲母經熱液蝕變或風化而成,主要形成於基性-超基性岩或鹼性岩中。礦體呈脈狀、巢狀或隨風化殼呈被覆狀。蛭石具質輕、保溫、隔音、耐火、抗菌、耐凍等特性,可用以制牆板、屋頂板及各種蛭石水泥預製件。對礦床的工業技術要求是最低工業品位>15％或含礦率 >100千克／立方米,可采厚度0.5米。岩棉是一種由岩石熔融絮化而成的輕質人造矽酸鹽絮狀纖維材料，具質輕、導熱係數低、不燃、隔音、化學性能穩定、耐老化等特點，是一種優良的建材。玄武岩礦床、輝綠岩礦床、鈉長石陽起石片岩礦床的礦石均可用來制岩棉。玄武岩礦床、輝綠岩礦床的礦石還可熔製成各種形狀與規格的石質鑄石構件。如管狀鑄石構件在廠礦建設中代替無縫鋼管作礦漿運輸管道，其耐磨耐蝕性強於鋼管，不但可以節約鋼材，且價格亦低。作為建築材料的石棉是由纖蛇紋石或水鎂石組成的一種天然纖維狀礦物集合體。由纖蛇紋石組成的石棉稱蛇紋石石棉或溫石棉，由水鎂石組成的石棉稱水鎂石石棉。石棉礦床產在超基性岩中或變質白雲岩中。石棉產在寬幾毫米或幾厘米的岩石裂隙中形成棉脈，礦體則由群集的棉脈組成。建築業用的石棉主要是用來做石棉水泥製品或石棉紙。一般對石棉的質量要求是抗拉強度≥300千克／平方毫米,建築用的石棉纖維長度要求較低，一般用5～7級棉。因石棉污染環境，正在積極找尋代用品。
參考書目
陶維屏主編：《中國工業礦物和岩石》（上冊），地質出版社，北京，1987。
